Исследования очень актуальна, поэтому было решено создать проект измерителя амплитудно частотной характеристики усилителя низких частот
|
Скачать 418.24 Kb.
|
 Министерство образования Республики КомиКоми республиканский лицей при Сыктывкарском государственном университете Разработка автоматического измерителя АЧХ на четырех микроконтроллерах Выполнил: Данильченко Кирилл Научный руководитель: Есева В.Ю. Сыктывкар 2013 стр. Содержание Введение…………………………………………………………….…….3
Заключение ………………..…………………………….........................27 Список литература …………..……………………………………...…..28 Приложения ………………………………………………………..…....30 Введение Микроконтроллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ или ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи. Частотная характеристика УНЧ (АЧХ) – зависимость напряжения на выходе усилителя от частоты при условии, что на всех частотах на вход усилителя подаётся одинаковое напряжение . Тема исследования очень актуальна, поэтому было решено создать проект измерителя амплитудно частотной характеристики усилителя низких частот. Для этого будет необходимо разработать: принципиальную схему прибора по новому принципу действия, программное обеспечение четырех для микроконтроллеров, ввести дополнительные подключения к компьютеру. Гипотеза: Возможно разработать автоматический измеритель амплитудно-частотной характеристики, превосходящий по всем техническим характеристикам предшественников. Цель исследования: разработать автоматический измеритель АЧХ на микроконтроллерах AVR и PIC по новому принципу работы. В данном исследовании поставлены задачи: 1) Изучить структурные схемы микроконтроллеров PIC, AVR и ARM. 2) Изучить программирование данных микроконтроллеров на языках: ассемблер, Basic и C++. 3) Разработать принципиальную электрическую схему более скоростного автоматического измерителя АЧХ. 4) Создать программное обеспечение для четырёх микроконтроллеров. 5)Сравнить АИАЧХ по-стандартному и усовершенствованному принципу работы. Неполный список периферии, которая может присутствовать в микроконтроллерах, включает в себя: -универсальные цифровые порты, которые можно настраивать как на ввод, так и на вывод; -различные интерфейсы ввода-вывода, такие как UART, I²C, SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet; -аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи; -компараторы; -широтно-импульсные модуляторы; -таймеры; -контроллеры бесколлекторных двигателей; -контроллеры дисплеев и клавиатур; -радиочастотные приемники и передатчики; -массивы встроенной флеш-памяти; -встроенный тактовый генератор и сторожевой таймер; Использование в современном микроконтроллере достаточного мощного вычислительного устройства с широкими возможностями, построенного на одной микросхеме вместо целого набора, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость построенных на его базе устройств. Используются в управлении различными устройствами и их отдельными блоками: -в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD; -электронике и разнообразных устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления — стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных приборах; В промышленности: -устройств промышленной автоматики — от программируемого реле и встраиваемых систем до ПЛК, -систем управления станками 1. История появления микроконтроллеров С появлением однокристальных микро-ЭВМ связывают начало эры массового применения компьютерной автоматизации в области управления. По-видимому, это обстоятельство и определило термин «контроллер» (англ. controller — регулятор, управляющее устройство). В связи со спадом отечественного производства и возросшим импортом техники, в том числе вычислительной, термин «микроконтроллер» (МК) вытеснил из употребления ранее использовавшийся термин «однокристальная микро-ЭВМ». Первый патент на однокристальную микро-ЭВМ был выдан в 1971 году инженерам М. Кочрену и Г. Буну, сотрудникам американской Texas Instruments. Именно они предложили на одном кристалле разместить не только процессор, но и память с устройствами ввода-вывода. В 1976 году американская фирма Intel выпускает микроконтроллер i8048. В 1978 году фирма Motorola выпустила свой первый микроконтроллер MC6801, совместимый по системе команд с выпущенным ранее микропроцессором MC6800. Через 4 года, в 1980 году, Intel выпускает следующий микроконтроллер: i8051. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке. С точки зрения технологии микроконтроллер i8051 являлся для своего времени очень сложным изделием — в кристалле было использовано 128 тыс. транзисторов, что в 4 раза превышало количество транзисторов в 16-разрядном микропроцессоре i8086. На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, 16-битные MSP430 фирмы TI, а также 32-битные микроконтроллеры, архитектуры ARM, которую разрабатывает фирма ARM Limited и продаёт лицензии другим фирмам для их производства. Несмотря на популярность в России микроконтроллеров упомянутых выше, по данным Gartner Grup от 2009 года мировой рейтинг по объёму продаж выглядит иначе: первое место с большим отрывом занимает Renesas Electronics на втором Freescale, на третьем Samsung, затем идут Microchip и TI, далее все остальные[25]. 2. Ядро AVR 2.1.Краткое описание : AVR — семейство восьмибитных микроконтроллеров фирмы Atmel. Год разработки — 1996. Микроконтроллеры AVR имеют гарвардскую архитектуру (программа и данные находятся в разных адресных пространствах) и систему команд, близкую к идеологии RISC. Процессор AVR имеет 32 8-битных регистра общего назначения, объединённых в регистровый файл. Система команд микроконтроллеров AVR весьма развита и насчитывает в различных моделях от 90 до 133 различных инструкций. Большинство команд занимает только 1 ячейку памяти (16 бит). Большинство команд выполняется за 1 такт. Всё множество команд микроконтроллеров AVR можно разбить на несколько групп:
Управление периферийными устройствами осуществляется через адресное пространство данных. Для удобства существуют «сокращённые команды» IN/OUT[26]. 2.2.История микроконтроллеров AVR : Идея разработки нового RISC-ядра принадлежит двум студентам Norwegian University of Science and Technology (NTNU) из норвежского города Тронхейма (Trondheim) — Альфу Богену (Alf-Egil Bogen) и Вегарду Воллену (Vegard Wollen). В 1995 году Боген и Воллен решили предложить американской корпорации Atmel, которая была известна своими чипами с Flash-памятью, выпускать новый 8-битный RISC-микроконтроллер и снабдить его Flash-памятью для программ на одном кристалле с вычислительным ядром. Идея была одобрена Atmel Corp., и было принято решение незамедлительно инвестировать в данную разработку. В конце 1996 года был выпущен опытный микроконтроллер AT90S1200, а во второй половине 1997-го корпорация Atmel приступила к серийному производству нового семейства микроконтроллеров, к их рекламной и технической поддержке. Новое ядро было запатентовано и получило название AVR. Существует несколько трактовок данной аббревиатуры. Кто-то утверждает, что это Advanced Virtual RISC, другие полагают, что не обошлось здесь без Alf Egil Bogen Vegard Wollan RISC[23]. 2.3.Устройства ввода/вывода МК : МК AVR имеют развитую периферию:
Различные последовательные интерфейсы, включая: двухпроводной интерфейс TWI, совместимый с I²C; универсальный синхронно/асинхронный приёмопередатчик UART/USART; синхронный последовательный порт Serial Peripheral Interface (SPI). USB серия AT90USBxxxx. CAN серия AT90CANxxx. LCD серии ATmega169 и ATmega329. Датчики температуры ATtiny25, ATtiny45, ATtiny85. Примечание: не все периферийные устройства могут быть включены программно. Бит в регистре fuses может быть изменён только программатором[26]. 2.4.Семейства микроконтроллеров AVR : Стандартные семейства: - tinyAVR (ATtinyxxx): - Флеш-память до 16 Кб; SRAM до 512 б; EEPROM до 512 б; - Число линий ввод-вывода 4-18 (общее количество выводов 6-32); - Ограниченный набор периферийных устройств. - megaAVR (ATmegaxxx): - Флеш-память до 256 Кб; SRAM до 8 Кб; EEPROM до 4 Кб; - Число линий ввода-вывода 23-86 (количество выводов 28-100); - Аппаратный умножитель; - Расширенная система команд и периферийных устройств. - XMEGA AVR (ATxmegaxxx): - Флеш-память до 384 Кб; SRAM до 32 Кб; EEPROM до 4 Кб; - Четырёхканальный DMA-контроллер; - Инновационная система обработки событий. На основе стандартных семейств выпускаются микроконтроллеры, адаптированные под конкретные задачи: - со встроенными интерфейсами USB, CAN, контроллером LCD; - со встроенным радиоприёмопередатчиком — серии ATAхxxx, ATAMxxx; - для управления электродвигателями — серия AT90PWMxxxx; - для автомобильной электроники; Версии контроллеров - AT(mega/tiny)xxx — базовая версия. - ATxxxL — версии контроллеров, работающих на пониженном (Low) напряжении питания (2,7 В). - ATxxxV — версии контроллеров, работающих на низком напряжении питания (1,8 В). - ATxxxP — малопотребляющие версии (до 100 нА в режиме Power-down), применена технология picoPower (анонсированы в июле 2007)[1], повыводно и функционально совместимы с предыдущими версиями. - ATxxxA — уменьшен ток потребления, перекрывается весь диапазон тактовых частот и напряжений питания двух предыдущих версий (также, в некоторых моделях, добавлены новые возможности и новые регистры, но сохранена полная совместимость с предыдущими версиями). - АТxxx-PI — корпус DIP - АТxxx-PU — корпус DIP, бессвинцовый припой - АТxxx-AI — корпус TQFP - АТxxx-AU — корпус TQFP, бессвинцовый припой (цифры 8/10/16/20/.. перед индексом означают максимальную частоту, на которой микроконтроллер может стабильно работать при нормальном для него напряжении питания) [27]. 3.Ядро PIC 3.1. 8-битные микроконтроллеры : PIC — микроконтроллеры Гарвардской архитектуры, производимые американской компанией Microchip Technology Inc. 8-битные микроконтроллеры имеют модифицированную Гарвардскую архитектуру и делятся на 2 больших семейства: PIC10/12/16 и PIC18. 8-битные микроконтроллеры PIC10/12/16 8-битные микроконтроллеры PIC10/12/16 представлены двумя базовыми архитектурами ядра: BASELINE и MID-RANGE. Архитектура базового (BASELINE) семейства Базовая архитектура (BASELINE) состоит из контроллеров семейства PIC10 и части контроллеров семейств PIC12 и PIC16. Основываются они на 12-и разрядной архитектуре слова программ и представлены контроллерами в корпусах от 6 до 28-и выводов. Упрощенная архитектура базового семейства предоставляет наиболее дешевое решение из предлагаемых Microchip. Широкий диапазон напряжений питания, возможность работы при низких напряжениях преследует целью возможность применения микроконтроллеров в батарейных устройствах. -маловыводные и миниатюрные корпуса -Flash память программ -низкое потребление тока -низкая цена -легкое освоение, всего 35 команд Архитектура среднего (MID-RANGE) семейства Архитектура среднего семейства (Mid-Range) нашла применение в микроконтроллерах серий PIC12 и PIC16, и имеет ширину слова памяти программ 14 бит. Эти микроконтроллеры выпускаются в корпусах от 8 до 64 выводов. Микроконтроллеры с Flash памятью работают в диапазоне напряжений питания от 2.0 до 5.5В, имеют систему прерываний, аппаратный стек и энергонезависимую память данных EEPROM, а также богатый набор периферии, такой как USB, SPI, I²C, USART, LCD, компараторы, АЦП и т. п. -различные корпуса: 6 — 64 выводов -Flash память программ -малый ток потребления -богатая периферия -производительность 5 MIPS -легкое освоение, всего 35 команд Расширенное ядро микроконтроллеров среднего семейства В более новых микроконтроллерах Microchip применяет улучшенную архитектуру 8-битных PIC микроконтроллеров среднего семейства PIC12 и PIC16: -увеличенный объем памяти программ и данных -более глубокий и улучшенный аппаратный стек -дополнительные источники сброса -расширенная периферия, периферия включает модуль mTouch ™ для создания сенсорных пользовательских интерфейсов -уменьшенное время входа в прерывание -производительность увеличена на 50 %, а размер кода снижен на 40 % -14 дополнительных инструкций, оптимизированных под С-компилятор — итого, 49 инструкций[24]. |
Похожие:
 |
Новая жизнь "вторичного жилья" Вскрытие полов, очистка стен и потолков поведали всего о двух косметических ремонтах, сделанных давно и очень давно. Типовая планировка... |
|
1. Подключение к маршрутизатору и смена пароля А вот для дома, до недавнего времени, не было маршрутизатора как сетевого, так и беспроводного (Не, конечно, на базе существующих... |
 |
Инструкция пользователя Акустическая система использует два полнодиапазонных драйвера 2 (50 мм) и получает питание от 2-канального усилителя, а два пассивных... |
|
Формирование орфографического навыка письма у учащихся с дизорфографией Поэтому одной из задач комплексного исследования когнитивных и языковой функций у пятиклассников с дизорфографией было изучение качества... |
|
Рекомендации по измерению основных параметров радиостанций с частотной... Радиокоммуникационный тестер рст–430 позволяет произвести все необходимые измерения основных параметров радиостанций с частотной... |
|
Здесь пойдет речь о том, что когда мы сильно сконцентрированы лишь... Я очень спешу и поэтому нервничаю. Женщина передо мной берет маслины, и (надо же, какое совпадение) в открытой банке маслины закончились,... |
|
Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения Дипломный проект Разработка схемы электрической принципиальной сетевого модуля измерителя дальности 37 |
|
Проект для детей младшего дошкольного возраста (с 3х до 4х лет) «синичка маленькая птичка» Проблема экологического воспитания дошкольников приобретает особую остроту и актуальность. В дошкольном возрасте происходит формирование... |
|
Решение проблем возникших при изготовлении сувенира И всегда возникает проблема, что подарить человеку, так чтобы подарок был нужным, полезным и оригинальным. Поэтому тема подарка будет... |
|
Осторожно грипп!!! Скрытый, или так называемый инкубационный, период при гриппе очень короткий — 1—2 дня, поэтому болезнь распространяется очень быстро... |
|
Методы исследования в биологии (10 класс) Цель: создать условия для осмысления информации об основных методах биологических исследований |
|
1 марта — Международный день борьбы с наркотиками Проблема наркомании в подростковом возрасте в последние годы стала актуальна. Это трагедия не только семьи, в которой есть больной... |
|
50 тысяч детей в долине Моава «всему Обществу сынов Израилевых: земля, которую мы проходили для осмотра, очень, очень хорошая». Но к этому времени вся территория... |
|
Измеритель емкости Данная модель измерителя емкости имеет дисплей 3 ½ разряда (максимум дисплея 1999). Девять пределов позволяют проводить измерения... |
|
Методика проведения исследования 3 Мировой рынок ии: ключевые тренды... Целью настоящего исследования было определить актуальный уровень осведомленности о технологиях машинного обучения и искусственного... |
|
Первоисточник и авторство текста: Восточный портал, проект Андрея Ланькова Когда меня спрашивают, что я же могу сказать о Сеуле, я всегда отвечаю: "Сеул – очень большой город. Ну очень большой!" Сеул, действительно... |